본 논문에서는 기본 공진 주파수($f_o$)에서 단락 부하를 갖는 기존 $\lambda$/4-마이크로스트립 공진기의 Q값과 2차 직렬 공진 주파수(2$f_o$)가 천이되는 문제를 해결하여 2차 고조파 제거특성을 개선한 새로운 구조의 마이크로스트립 공진기를 제안하였으며 제안된 마이크로스트립 공진기는 마이크로웨이브 및 밀리미터 대역에서 비선형 회로들의 고조파 제거 특성을 개선하는데 적용할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 마이크로스트립 개방선로와 선형공진기에 대해서 라인의 측방향 전역함수를 이용하여 모멘트법으로 해석하였다. 마이크로스트립 라인의 기판의 유전율 두께와 라인을 폭을 포함하는 측방향의 상관함수를 유도하였다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 몇가지의 수치해석 예제에 대하여 제안 방법과 다른 방법에 대하여 해석하여 그 결과를 비교하였다 이 방식이 기존의 방법에 대해서 보다 더 정확한 결과를 얻을 수 있음이 관측되었다.
원판형 마이크로스트립 패치를 기본 소자로 하여 준 대수 주각형 광대역 마이크로스트립 안테나를 설계한다. 각 방사소자들은 종단이 개방된 주급전 마이크로스트립 선로상에서 정합선로를 통하여 직열 급전된다. 설계 제작된 안테나의 정재파비는 주파수 2.72∼3.43GHz 범위내에서 약 2.3이하로 됨이 실험적 결과로 나타났다.
마이크로스트립 선로를 이용하여 기판의 유전율을 광대역에서 빠르고 쉽게 측정하는 방법을 제시하였다. 산란계수를 이용하여 1차 반사계수와 1차 전송계수를 구하여 기판의 복소 유전율과 복소 투자율을 계산하는 과정을 보였다. 기존에 유전율을 알고 있는 기판에 제작한 마이크로스트립 라인의 산란계수를 회로망분석기를 이용하여 측정하여 기판유전율을 확인하였다. 이 방법은 유전율을 모르는 기판의 유전율을 측정하는데 적용가능하다.
Feed horn polarizer나 F.R.R.S(Fraday Rotation Rotary Switch)에 비해 소형이고 GaAs MESFET소자 스위칭으로 좌수와 우수 원형편파의 선택적 수신이 가능한 이중편파 마이크로스트립 안테나를 설계하였다. 원형편과 마이크로스트립 안테나의 공진 주파수, 입력 임피던스, 빔 패턴 등은 FDTD 방법을 이용하여 정확하게 계산하였으며, 급전 회로의 GaAs MESFET 증폭기 스위칭 회로가 ON 상태일 경우의 증폭기 이득을 포함한 안테나 이득은 16.6dB 이고, OFF 상태일 경우의 격리 특성은 -24dB로 나타남을 실험으로 확인하였다. 또한, 제작된 이중편과 마이크로스트립 안테나의 3dB 이하 축비는 11.813GHz에서 30 이하로 나타났다.
마이크로스트립 다층 구조 회로가 MMIC 분야에서 다양하게 적용되고 있다. 이에 따라 서로 다른 높이를 갖는 유전체 층 사이의 효율적인 마이크로스트립 선로 전송을 위해 3차원 계단형 불연속을 갖는 선로에서의 정확한 전달 특성 해석, 등가회로의 유도가 요구된다. 본 연구에서는 FDTD 수치해석 방법과 측정을 통해 얻어진 불연속면의 5 파라미터를 이용하여 T 형 등가회로와 소자 값들을 유도하였으며, 해석 및 측정 결과는 1~5 ㎓ 범위에서 잘 일치함을 확인할 수 있었다.
소자케비티 내에서의 스롯트진기의 공진주파수를 구하였으며, 마이크로스트립 회로기판의 마운트를 스롯트공진기의 케비티로 하여 IMPACT 다이오드를 스롯트 양쪽 도체면에 Shunt로 연결시켜 X-Band에서 발진시킨다. 발진전력을 마이크로스트립 기판 뒷면에서 개구에 의하여 마이크로스트립에 직접 결합시킬 수 있음을 실험적으로 확인한다.
안테나의 급전방식은 동축 프로브, 커플링, 기생소자 그리고 임피던스 정합회로를 사용하는 다양한 형태가 있다. 본 논문에서 제안하는 안테나의 급전방식은 제작이 용이한 마이크로스트립 라인 방식이다. 본 논문은 2.0 GHz 대역을 위한 T형 마이크로스트립 안테나 패치 부분의 면적 비에 따른 안테나 특성에 관한 연구이며, HFSS(High Frequency Structure Simulator) 프로그램을 사용하여 해석하였다. 연구 결과 기존의 면적 비를 갖지 않는 기본 마이크로스트립 안테나보다 T형 마이크로스트립 안테나 패치부분의 면적 비를 40.38 %로 갖는 형태로 설계하면, 2.0 GHz 대역에서 사용되는 안테나의 공진주파수 특성, 반사손실 특성 그리고 복사 패턴 등을 최적화 할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 포크 모양의 급전선로를 갖는 마이크로스트립 슬롯 안테나를 설계하고 제작하였다. 폭이 넓은 슬롯 안테나의 광대역 특성을 얻기 위해 급전선로를 포크 모양으로 변형하고, 슬롯의 크기와 옵셋 간격을 조정하였다. 이러한 설계 변수 변화에 따른 마이크로스트립 슬롯 안테나의 특성을 분석하여 광대역 마이크로스트립 슬롯 안테나를 설계하였다. 포크 모양의 급전선로를 갖는 마이크로스트립 슬롯 안테나를 제작하여 측정한 결과, VSWR≤2에 대해서 1.65 GHz에서 6.20 GHz까지의 광대역특성이 얻어졌다.
본 논문에서는 Ka 대역에서 동작하는 송수신기에 쉽게 집적화 할 수 있는 프로브 구조를 이용한 도파관-마이크로스트립 트랜지션을 설계 및 제작하였다. 도파관-마이크로스트립 트랜지션은 프로브, 인덕턴스 선로, ${\lambda}/4$ 임피던스 변환기, 그리고 $50{\Omega}$ 마이크로스트립 선로로 구성되어있으며, 각 구성 요소들의 특성 임피던스 및 길이를 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 제작된 트랜지션의 측정결과, $30{\sim}40GHz$ 대역 내에서 평균 1.3 dB의 삽입손실 특성, 14 dB이하의 입출력 반사 손실특성을 나타내었다. 마이크로스트립 선로 및 입출력 도파관의 손실을 고려하여 하나의 변환 구조 당 삽입 손실은 $0.5{\sim}0.6dB$ 정도이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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